專利名稱：一種機(jī)器人柔性清掃手爪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物流自動(dòng)化系統(tǒng)中對(duì)箱體內(nèi)部進(jìn)行清掃的機(jī)器人手爪結(jié)構(gòu)技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中用來(lái)儲(chǔ)存散狀物料的大型箱體，為了保證使用中箱體內(nèi)部 的清潔度，在使用后或使用前都需要進(jìn)行清掃處理。目前，對(duì)這種箱體內(nèi)部 的清掃主要采用人工清潔的方式，且清掃的工具主要采用毛刷或掃把，也有 的采用吸塵器來(lái)進(jìn)行清掃，但都是基于手動(dòng)清掃的方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大且存在 人為的不安全因素，不能實(shí)現(xiàn)整個(gè)物流系統(tǒng)的自動(dòng)化作業(yè)，較難滿足大批量、 機(jī)械化連續(xù)生產(chǎn)的需要。針對(duì)這種不足，目前一些行業(yè)釆用了工業(yè)機(jī)器人來(lái) 完成箱體內(nèi)部的自動(dòng)清掃，主要是在機(jī)器人的手爪上加裝毛刷或毛刷輥來(lái)進(jìn) 行清掃，但使用毛刷過(guò)程中，毛刷不可避免的會(huì)掉毛，造成箱體內(nèi)部的二次 污染，在一些具有食品級(jí)清潔度要求的行業(yè)中無(wú)法使用。此外，現(xiàn)有的清掃 手爪都不具備手爪防碰撞檢測(cè)、清掃壓力自適應(yīng)等功能，常造成箱體或手爪 自身的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種具有防 碰撞檢測(cè)、清掃壓力自適應(yīng)能力，可安裝在機(jī)器人上，實(shí)現(xiàn)箱體內(nèi)部自動(dòng)清 掃、且清掃效果好的機(jī)器人柔性清掃手爪。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種機(jī)器人柔性清掃手爪，包括防碰撞檢測(cè)裝置、清掃裝置和氣壓吹噴 裝置；所述的防碰撞檢測(cè)裝置包括位于兩端的安裝法蘭和連接法蘭，通過(guò)鉸 接機(jī)構(gòu)橫向或斜向鉸接于安裝法蘭和連接法蘭之間的伸縮運(yùn)動(dòng)副，安裝于伸 縮運(yùn)動(dòng)副上的位置檢測(cè)傳感器；所述的清掃裝置包括安裝于防碰撞檢測(cè)裝置的連接法蘭上的刮板支架、安裝于刮板支架外端的柔性清掃刮板；所述的氣 壓吹噴裝置安裝于刮板支架上，包括與氣路系統(tǒng)連通的吹噴氣管、連接于氣 管上的氣壓噴嘴。
本發(fā)明在刮板支架上還安裝有吸塵裝置，包括與負(fù)壓氣路系統(tǒng)連通的吸 塵氣管，與吸塵氣管連接并固定在刮板支架上的吸塵頭。鉸接于安裝法蘭和 連接法蘭之間的伸縮運(yùn)動(dòng)副為并聯(lián)的2 6個(gè)。所述的伸縮運(yùn)動(dòng)副為氣缸或液 壓缸或電動(dòng)缸或氣壓彈簧或液壓彈簧。鉸接安裝法蘭和伸縮運(yùn)動(dòng)副的鉸接機(jī) 構(gòu)為單自由度鉸接機(jī)構(gòu)或雙自由度十字鉸接機(jī)構(gòu)。鉸接連接法蘭和伸縮運(yùn)動(dòng) 副的鉸接機(jī)構(gòu)為雙自由度十字鉸接機(jī)構(gòu)。在氣壓噴嘴上設(shè)置有調(diào)壓閥和壓力 空氣開關(guān)閥。在吸塵裝置的吸塵頭進(jìn)口處安裝有柔性刮板。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有明顯的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)所采用的伸縮 運(yùn)動(dòng)副以及與兩端安裝法蘭和連接法蘭的鉸接結(jié)構(gòu)以及安裝于伸縮運(yùn)動(dòng)副上 的位置檢測(cè)傳感器，巧妙地實(shí)現(xiàn)了控制清掃裝置的空間多自由度的防碰撞檢
測(cè)。采用2 6個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)副的空間多自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)清掃裝置在任
何方向的防碰撞檢測(cè)。通過(guò)自動(dòng)控制伸縮運(yùn)動(dòng)副可以保證清掃裝置適應(yīng)箱體 的變形可靠地貼在箱體內(nèi)壁，貼附力的大小還可以通過(guò)控制氣缸或液壓缸或 電動(dòng)缸的壓力實(shí)現(xiàn)，提高清掃裝置的可靠性。所設(shè)置的氣壓吹噴裝置可以對(duì) 箱體內(nèi)的一些特定位置如清掃裝置觸及不到的死角地帶進(jìn)行吹噴清掃。所設(shè) 置的吸塵裝置可清掃無(wú)法被清掃裝置清掃出去的灰塵等粉狀雜物，使箱體清 掃得更干凈。本發(fā)明通過(guò)柔性清掃刮板、氣壓噴嘴、吸塵裝置的組合應(yīng)用， 可對(duì)箱體進(jìn)行較為徹底的清掃。采用柔性刮板，而不用毛刷，可以避免毛刷 掉毛等二次污染。安裝于吸塵頭進(jìn)口處的柔性刮板可將吸附在箱體上的灰塵 掃下并即時(shí)被吸塵裝置吸除。氣壓噴嘴上設(shè)置的調(diào)壓閥用來(lái)調(diào)節(jié)吹噴空氣的 壓力，壓力開關(guān)閥用來(lái)控制吹噴動(dòng)作的開斷。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)單、布局緊湊，設(shè)備投資成本低，可靠性好，實(shí)用性強(qiáng)，其檢測(cè)信息與清掃機(jī)器人相結(jié)合后，可以大大提高箱體清掃系統(tǒng)的自 動(dòng)化程度和系統(tǒng)的可靠性。下面結(jié)合說(shuō)明書附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容。


圖1為本發(fā)明橫向并聯(lián)三個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本發(fā)明斜向并聯(lián)六個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本發(fā)明包括防碰撞檢測(cè)裝置1、清掃裝置2和氣壓吹噴裝置3。 防碰撞檢測(cè)裝置包括位于兩端的安裝法蘭la和連接法蘭lb，通過(guò)鉸接機(jī)構(gòu) le、 lf如圖1所示橫向或如圖2所示斜向鉸接于安裝法蘭la和連接法蘭lb 之間的伸縮運(yùn)動(dòng)副lc，安裝于伸縮運(yùn)動(dòng)副lc上的位置檢測(cè)傳感器ld。伸縮 運(yùn)動(dòng)副lc可采用氣缸或液壓缸或電動(dòng)缸或氣壓彈簧或液壓彈簧，本實(shí)施例采 用氣缸，其缸筒連接到鉸接機(jī)構(gòu)le上，活塞桿末端連接到鉸接機(jī)構(gòu)lf上。 位置檢測(cè)傳感器ld設(shè)置于氣缸缸體上，用來(lái)檢測(cè)氣缸活塞的位置。清掃裝置 包括安裝于防碰撞檢測(cè)裝置的連接法蘭lb上的刮板支架2a、安裝于刮板支架 2a外端的柔性清掃刮板2b。氣壓吹噴裝置3安裝于刮板支架2a上，包括與 氣路系統(tǒng)連通的吹噴氣管3a、連接于氣管上的氣壓噴嘴3b。在氣壓噴嘴3b 上設(shè)置有調(diào)壓閥3c和壓力空氣開關(guān)閥3d。在刮板支架2a上安裝有吸塵裝置 4，包括與負(fù)壓氣路系統(tǒng)連通的吸塵氣管4a，與吸塵氣管連接并固定在刮板支 架2a上的吸塵頭4b。在吸塵頭進(jìn)口處安裝有柔性刮板4c。柔性清掃刮板2b 和柔性刮板4c可采用聚氨脂等柔性材料制做。圖l、圖2所示的防碰撞檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)上采用空間三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)， 在安裝法蘭la和連接法蘭lb之間橫向并聯(lián)鉸接安裝有3個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)副lc， 這3個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)副lc相互呈120°均勻布置，鉸接安裝法蘭la和伸縮運(yùn)動(dòng)副lc的鉸接機(jī)構(gòu)le為單自由度鉸接機(jī)構(gòu)，鉸接連接法蘭lb和伸縮運(yùn)動(dòng)副lc 的鉸接機(jī)構(gòu)If為雙自由度十字鉸接機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)空間兩個(gè)旋轉(zhuǎn)和一個(gè)直線方 向的運(yùn)動(dòng)，完成這三個(gè)自由度方向的防碰撞檢測(cè)。清掃裝置的防碰撞檢測(cè)范 圍由三個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)副lc的行程、安裝位置、鉸接機(jī)構(gòu)的活動(dòng)范圍確定。需要檢測(cè)的碰撞力大小，以及清掃箱體時(shí)清掃裝置與箱壁間的阻尼力的大小，通 過(guò)調(diào)節(jié)伸縮運(yùn)動(dòng)副的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的防碰撞檢測(cè)裝置，同時(shí)也是安裝 底座，其一端是連接機(jī)器人的安裝法蘭，另一端的連接法蘭用來(lái)安裝清掃裝 置等清掃工具。本發(fā)明的防碰撞檢測(cè)裝置，在一些要求更為苛刻的場(chǎng)合，可以采用如圖3 所示的空間六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度方向的防碰撞檢測(cè)。結(jié)構(gòu)上 在安裝法蘭la和連接法蘭lb之間斜向交叉并聯(lián)鉸接安裝6個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)副lc， 鉸接安裝法蘭la和伸縮運(yùn)動(dòng)副lc的鉸接機(jī)構(gòu)le以及鉸接連接法蘭lb和伸 縮運(yùn)動(dòng)副lc的鉸接機(jī)構(gòu)lf均采用雙自由度十字鉸接機(jī)構(gòu)。清掃裝置的防碰 撞檢測(cè)范圍由六個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)副的行程和各伸縮運(yùn)動(dòng)副相互之間的安裝位置、 鉸接機(jī)構(gòu)的活動(dòng)范圍來(lái)確定。所述的防碰撞檢測(cè)裝置，當(dāng)使用在一些不需要調(diào)節(jié)防碰撞力，以及不需 要調(diào)節(jié)清掃裝置與箱壁間阻尼力大小時(shí)，伸縮運(yùn)動(dòng)副可以采用無(wú)需供氣的氣 壓撐桿或無(wú)需供液的液壓撐桿。工作時(shí)，對(duì)所有氣缸供氣，氣缸的活塞桿伸出，帶動(dòng)連接法蘭lb及清掃 裝置也向外伸出。機(jī)器人將清掃裝置移動(dòng)到需要進(jìn)行清掃的位置，并使柔性 清掃刮板2b緊貼到箱壁上，而貼緊力的大小通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸的供氣壓力來(lái)調(diào)整， 利用氣缸的彈簧阻尼作用保證柔性清掃刮板能自動(dòng)適應(yīng)箱壁的變形，達(dá)到徹 底清掃的效果。當(dāng)發(fā)生某個(gè)方向的碰撞時(shí)，對(duì)應(yīng)位置的某個(gè)或某幾個(gè)氣缸會(huì) 被進(jìn)一步壓縮，當(dāng)壓縮量達(dá)到一定程度時(shí)，位置傳感器ld檢測(cè)到活塞的位置， 發(fā)出碰撞報(bào)警信號(hào)。且三自由度碰撞檢測(cè)裝置可以檢測(cè)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向和連接法蘭lb受壓縮時(shí)的碰撞信號(hào)，六自由度檢測(cè)裝置則可以檢測(cè)來(lái)自任何方向的 碰撞信號(hào)。若不需要使用柔性清掃刮板2b清掃，而需對(duì)箱體內(nèi)部的角縫等特 殊位置或特殊物料進(jìn)行清掃時(shí)，機(jī)器人將氣壓吹噴裝置3移動(dòng)到相應(yīng)的位置，進(jìn)行吹噴清掃。而需要使用吸塵裝置進(jìn)行灰塵等清掃時(shí)，機(jī)器人將吸塵頭4b 移動(dòng)到相應(yīng)的位置，接通負(fù)壓，進(jìn)行吸塵清掃。在圖1、圖3所示的實(shí)施例中， 為了便于使用，清掃裝置2、氣壓吹噴裝置3以及吸塵裝置4均對(duì)稱布置了兩 套。此外依據(jù)不同的清潔要求，若須更換別的清掃工具時(shí)，不需對(duì)防碰撞檢 測(cè)裝置進(jìn)行更換，只需在其連接法蘭lb上安裝不同的清掃工具，即可完成不 同的清掃工作。如對(duì)一些沒有食品級(jí)清潔度要求的場(chǎng)合，可以對(duì)清掃工具進(jìn) 行簡(jiǎn)單的改型，將毛刷或毛刷輥等清掃工具安裝在連接法蘭上，獲得較好的 拓展應(yīng)用。如上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以此限定本發(fā)明的范圍，即依 本發(fā)明專利申請(qǐng)保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋 的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種機(jī)器人柔性清掃手爪，其特征在于，①包括防碰撞檢測(cè)裝置(1)、清掃裝置(2)和氣壓吹噴裝置(3)；②所述的防碰撞檢測(cè)裝置包括位于兩端的安裝法蘭(1a)和連接法蘭(1b)，通過(guò)鉸接機(jī)構(gòu)(1e、1f)橫向或斜向鉸接于安裝法蘭(1a)和連接法蘭(1b)之間的伸縮運(yùn)動(dòng)副(1c)，安裝于伸縮運(yùn)動(dòng)副(1c)上的位置檢測(cè)傳感器(1d)；③所述的清掃裝置包括安裝于防碰撞檢測(cè)裝置的連接法蘭(1b)上的刮板支架(2a)、安裝于刮板支架(2a)外端的柔性清掃刮板(2b)；④所述的氣壓吹噴裝置(3)安裝于刮板支架(2a)上，包括與氣路系統(tǒng)連通的吹噴氣管(3a)、連接于氣管上的氣壓噴嘴(3b)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人柔性清掃手爪，其特征在于，在刮板 支架(2a)上還安裝有吸塵裝置(4)，包括與負(fù)壓氣路系統(tǒng)連通的吸塵氣管(4a)， 與吸塵氣管連接并固定在刮板支架(2a)上的吸塵頭(4b)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器A^性清掃手爪，其特征在于，鉸接于 安裝法蘭(la)和連接法蘭(lb)之間的伸縮運(yùn)動(dòng)副(lc)為并聯(lián)的2 6個(gè)。
4、 根據(jù)權(quán)禾腰求1或3所述的一種機(jī)器人柔性清掃手爪，其特征在于，所 述的伸縮運(yùn)動(dòng)副(lc)為氣缸或液壓缸或電動(dòng)缸或氣壓彈簧或液壓彈簧。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種機(jī)器人柔性清掃手爪，其特征在于，鉸 接安裝法蘭(la)和伸縮運(yùn)動(dòng)副(lc)的鉸接機(jī)構(gòu)(le)為單自由度鉸接機(jī)構(gòu) 或雙自由度十字鉸接機(jī)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種機(jī)器人柔性清掃手爪，其特征在于，鉸 接連接法蘭(lb)和伸縮運(yùn)動(dòng)副(lc)的鉸接機(jī)構(gòu)(lf)為雙自由度十字鉸接 機(jī)構(gòu)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人柔性清掃手爪，其特征在于，在氣壓 噴嘴(3b)上設(shè)置有調(diào)壓閥(3c)和壓力空氣開關(guān)閥(3d)。
8、 根據(jù)權(quán)禾腰求2所述的一種機(jī)器人柔性清掃手爪，其特征在于，在吸塵裝置的吸塵頭進(jìn)口處安裝有柔性刮板(4c)。
全文摘要
一種機(jī)器人柔性清掃手爪，包括防碰撞檢測(cè)裝置(1)、清掃裝置(2)和氣壓吹噴裝置(3)；防碰撞檢測(cè)裝置包括位于兩端的安裝法蘭(1a)和連接法蘭(1b)，通過(guò)鉸接機(jī)構(gòu)(1e、1f)橫向或斜向鉸接于安裝法蘭和連接法蘭之間的伸縮運(yùn)動(dòng)副(1c)，安裝于伸縮運(yùn)動(dòng)副上的位置檢測(cè)傳感器(1d)；清掃裝置包括安裝于連接法蘭上的刮板支架(2a)、安裝于刮板支架外端的柔性清掃刮板(2b)；氣壓吹噴裝置安裝于刮板支架上，包括與氣路系統(tǒng)連通的吹噴氣管(3a)、連接于氣管上的氣壓噴嘴(3b)。本發(fā)明具有防碰撞檢測(cè)、清掃壓力自適應(yīng)能力，可安裝在機(jī)器人上，實(shí)現(xiàn)箱體內(nèi)部自動(dòng)清掃、且清掃效果好。
文檔編號(hào)B08B9/087GK101284277SQ200810058488
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者彥 卯, 勇 張, 李大慶, 楊灝泉, 玲 游, 蔣明民, 磊 蔡, 馬忠明 申請(qǐng)人:云南昆船設(shè)計(jì)研究院